0 引言
导静电涂料是伴随现代科技而迅速发展起来的功能性涂料,应用于电子、电器、航空、石化等众多领域,特别是在石油化工行业应用广泛。油品等易燃化学品在贮存和运输过程中,因摩擦而产生静电荷,如不能及时将静电导出,随着静电荷的积累,静电压升高,容易引起火灾、爆炸的危险,同时由于油品具有很强的腐蚀性、渗透性,因此,对贮罐和管线内壁进行防腐和导静电处理非常必要。目前用于油罐内壁的导静电涂料主要为环氧树脂类和聚氨酯树脂类,但多为添加型导静电防腐涂料,而本征型导静电涂料品种不多。主要原因是添加型导静电涂料的生产工艺简单、选材广泛、成本较低,然而其涂层的综合性能逊于本征型导静电涂料,尤其是导静电的稳定性、持久性。本文主要对本征型聚氨酯导静电涂料与添加型环氧碳系、非碳系导静电涂料的性能进行对比。
1 钢质油罐内壁导静电防腐涂料的性能要求
涂膜应具有优良的防腐性,能保护钢板不锈蚀,防止汽油、航空煤油等油品的渗透、腐蚀;固化后的涂膜不得污染油品;要求涂膜的表面电阻为105~109 Ω ;涂料易于施工,可采用无气喷涂、辊涂和刷涂等施工方法;由于在油罐内施工,环境密闭,空气流通不好,应尽量避免使用有毒的溶剂。对于钢质油罐内壁用导静电防腐涂料的其他性能指标应符合国家相关标准的要求。
2 本征型与添加型导静电涂料的性能对比
2.1 防腐性的对比
涂膜防腐性能的好坏主要取决于体系中的成膜物。目前本征型导静电涂料主要采用聚氨酯弹性体成膜物,而添加型导静电涂料主要采用环氧树脂成膜物。这两种树脂都通过与固化剂发生交联反应后形成三维网状结构的高聚物,故固化后涂膜均具有优异的耐油性和耐化学品性。两者比较,环氧树脂羟基和醚键,没有酯键,所以其耐碱性更加突出。本征型导静电涂料所用的成膜物为聚氨酯弹性体,具有很好的弹性伸长率和机械强度,故应用在钢质油罐上时,涂膜不会在罐体受温差变化或机械外力作用造成形变时发生开裂,保证了涂膜的整体性和致密性,从而达到持久的防腐效果。
2.2 导静电性的对比
本征型与添加型导静电涂料在实现导电性方面截然不同。本征型导静电涂料通过引入具有导电性的离子导电聚合物,经反应镶嵌在成膜物的分子结构上,从而使其具有导静电性。由于引入的离子导电聚合物链接在成膜物的分子结构上,所以不会因油品的浸泡而抽提出来。该种方法获得的导静电性稳定、持久,对油品无污染。添加型导静电涂料的导静电性能通过在涂料中添加具有导静电性的填料来实现。导电填料包括金属系填料(银、镍、铝、锌等)、碳系填料(炭黑、石墨)和非碳系填料(导电云母、导电钛白等)。金属系导电填料价格较高,易氧化,且在涂料中易沉淀,一般不常用。目前比较常用的导电填料为碳系和非碳系两种,尤其是石墨、炭黑、导电云母的用量大。其中碳系导电填料的价格低,导电性好,但石墨具有迁移性,经过油品的浸泡会迁移到油品中,污染油品,时间长了涂膜的导电性能会下降,存在安全隐患。而非碳系导电填料价格较贵,导电性能一般,添加量也较大(一般在20% 以上),增加了成本,而且颜色也有一定的局限性。对于导静电性,本人认为不是导静电性越强越好,而是要与所贮存的油品相匹配,能够满足其导静电的要求即可,因为导静电性能越强,能传导的腐蚀电流越大,对钢板的腐蚀性越强,从而降低了涂层的防腐性。
2.3 施工性的对比
本征型导静电涂料以聚氨酯树脂为成膜物,而添加型导静电涂料以环氧树脂为成膜物,两种涂料在施工方面同其他聚氨酯树脂类和环氧树脂类涂料的要求一样。对于金属底材的处理,两者都需要喷砂除锈达到Sa 2.5 级。在10℃以下,环氧树脂交联固化缓慢,5℃以下很难固化,而聚氨酯树脂在-5℃也可以发生交联固化反应,施工季节较长。两者都需要加入固化剂进行固化成膜,要求现用现配,施工期限受到限制,特别在夏季高温时,反应加剧,施工期限更短。由于聚氨酯树脂中的-NCO 基能与含活泼氢的物质发生反应,故在使用时严禁混入水、碱、醇、胺等物质,施工要求相对较高。
2.4 其它性能指标的对比
本征型导静电涂料与添加型导静电涂料的其他性能指标对比见表1 和表2。
3 应用情况
从2005 年5 月开始,此两种导静电涂料已在钢质油罐表面进行大量应用,其中本征型导静电防腐涂料在沈阳军区国家储备库和其下属的各大油库,以及大庆、天津、抚顺等各大炼油厂进行大量涂装;添加型导静电防腐涂料在大连北良港、山东齐河等大型油库也广泛应用。从施工性能和现场检测来看,这两种涂料均能满足大型油罐的施工要求,并能达到油罐对导静电涂料的技术要求。而本征型导静电防腐涂料的低温固化性更好,所以其在我国北方施工期限更长,进入初冬也不影响施工。涂装该两种导静电涂料的油罐装油使用3 年后清罐检查,防腐涂层基本完好,本征型导静电防腐涂膜的导静电性无变化,而添加型导静电防腐涂膜的导静电性下降很多。
4 结语
通过本征型导静电涂料和添加型导静电涂料的性能对比,以及两者实际应用情况对比,分析得出:两种导静电防腐涂料均具有优异的防腐性,而本征型导静电防腐涂料的导静电性更稳定持久,其施工期限更长,并且具有极佳的弹性,故其更适合在钢质油罐中的应用。